RÉSUMÉ

Le système antioxydant du glutathion est le mécanisme de protection cellulaire le plus important. La diminution de cette petite molécule est une conséquence répandue de la formation accélérée des espèces d’oxygène réactives durant les activités cellulaires soutenues. Le phénomène peut se produire dans les lymphocytes pendant le développement de la réponse immunitaire et dans les cellules musculaires durant un exercice vigoureux. Il ne faut pas s’étonner de l’ampleur de la recherche, passée et actuelle, sur cette petite molécule tripeptide. On a démontré que le concentré protéique de lactosérum est un fournisseur de cystéine efficace et sûr pour le renouvellement du glutathion, lorsque celui-ci est affaibli dans les états d’immunodéficience. La cystéine est l’acide aminé limitant essentiel pour la synthèse intracellulaire du glutathion. En outre, des expériences sur les animaux ont démontré que les concentrés protéiques de lactosérum exercent une activité antitumorale et anticancéreuse grâce à leur effet sur la concentration du glutathion dans les tissus concernés. Ils peuvent aussi avoir un effet antitumoral sur les tumeurs à faible volume par la stimulation de l’immunité grâce à leur action sur la synthèse du glutathion. On considère que la production de radicaux d’oxygène est souvent une étape vitale de la carcinogenèse, par conséquent, l’effet du glutathion sur les radicaux libres et la détoxification des cancérogènes pourraient jouer un rôle important dans l’inhibition de la carcinogenèse induite par un certain nombre de mécanismes.

Les études de cas ici présentées indiquent fortement un effet antitumoral d’un supplément alimentaire de concentrés protéiques de lactosérum dans certains cancers urogénitaux.

Mots clés :  concentrés protéiques de lactosérum, glutathion, cancer.

Il est à souhaiter que cette intervention alimentaire non toxique, qui ne se fonde pas sur les principes de la chimiothérapie du cancer actuelle, attire l’attention des oncologues cliniques et de laboratoire.

Le glutathion

Les cellules des mammifères ont conçu de nombreux mécanismes pour prévenir ou traiter les incidents préjudiciables pouvant résulter des sous-produits oxydatifs normaux du métabolisme cellulaire. Le « système antioxydant du glutathion » est le protecteur endogène le plus important parce qu’il participe directement à la destruction des composés d’oxygène réactifs par la peroxydase du glutathion et qu’il maintient les vitamines C et E dans des formes actives réduites, lesquelles exercent aussi un effet antioxydant. En outre, le glutathion neutralise les composés étrangers dans une réaction catalysée par les transférases du glutathion. Pour ces raisons, le glutathion cellulaire joue un rôle de premier plan dans la défense de l’organisme contre l’infection, les radicaux libres et les cancérogènes. Il n’est pas étonnant que le foie, organe principal de détoxification et d’élimination des substances toxiques, détienne la plus forte concentration de glutathion.

Le groupe sulfhydryle de la cystéine est responsable des propriétés chimiques de la molécule entière de glutathion (g-L-glutamyl-L-cystéine glycine). Comme la disponibilité systémique du glutathion oral est négligeable chez les humains et que rien ne prouve que le glutathion est transporté dans les cellules, celui-ci doit être synthétisé au niveau intracellulaire. Même si l’afflux de la cystéine, du glutamate et de la glycine (composantes du glutathion) se révèle plus ou moins limitant dans de certaines circonstances, il semblerait que la cystéine tend à être l’agent limitant de la synthèse du glutathion. Toutefois, la cystéine libre ne représente pas un système de transport idéal : elle est toxique et s’oxyde instantanément. Par ailleurs, la cystéine présente sous forme de cystine (deux cystéines liées par un pont disulfide) libérée durant la digestion dans le tractus gastro-intestinal est plus stable que l’acide aminé libre : le pont disulfide résiste à la pepsine et à la trypsine, mais il peut être divisé par la chaleur et le stress mécanique. Ainsi, la cystine se déplace en sécurité dans le plasma et est rapidement réduite aux deux molécules de cystéine à l’entrée dans les cellules.

Glutathion et immunité

On a démontré que la capacité des lymphocytes de neutraliser les dommages de l’oxydation (durant leur expansion clonale nécessitant de l’oxygène et après cette expansion, dans la production d’anticorps), se mesure en déterminant la capacité de ces cellules de régénérer les réserves intracellulaires de glutathion, ce qui leur permet de mieux réagir au stimulus antigénique.

Concentré protéique de lactosérum et immunité

Au début des années 1980, on a découvert que des souris normales nourries au concentré protéique de lactosérum (CPL) constituant 20 % du régime alimentaire présentaient une hausse marquée de la production d’anticorps en réaction à un antigène dépendant des cellules T. L’effet immuno-soutenant de ce CPL, non relié à son efficacité nutritionnelle, a été confirmé par l’effet protecteur de ce traitement alimentaire contre l’infection pneumococcique.

La courbe de croissance, les protéines du sérum, les lymphocytes circulants et plus précisément, la formation de lymphocytes B dans la moelle osseuse ne sont pas influencés par le régime CPL.

Il semble que le contenu de cystéine du CPL influe sur la bioactivité du CPL. En fait, l’optimisation de la réponse immunitaire chez les animaux nourris au CPL est attribuable à une production accrue de glutathion dans les lymphocytes par l’apport alimentaire de doses supplémentaires du précurseur du glutathion, la cystine. La confirmation par Parker et coll. de l’effet immuno-activateur du CPL a été suivie en 1995 d’une autre étude indépendante corroborant cette propriété unique du CPL. Selon cette étude, l’ingestion de protéines lactosériques de lait bovin comme supplément ou source unique de protéines d’un régime équilibré améliore toujours la réaction secondaire des anticorps humoraux par suite d’une immunisation systémique avec l’ovalbumine, lorsqu’on la compare à d’autres sources de protéines tels que l’isolat de protéines de soya et les protéines du colostrum ovin. Après 5 à 8 semaines, les protéines lactosériques du lait du régime amélioraient les réponses immunitaires à médiation cellulaire. Ces propriétés n’étaient pas susceptibles d’être liées à l’effet nutritionnel.

Concentré protéique de lactosérum et cancer

La recherche du mécanisme d’immuno-activation par le CPL a révélé que l’activité stimulant le glutathion du CPL contribuerait à un effet biologique élargi de nature protectrice en ce qui concerne la susceptibilité au cancer ainsi que la détoxification générale des agents de l’environnement. Une étude de l’université du Wisconsin a démontré de façon convaincante que les niveaux physiologiques d’androgènes peuvent diminuer le contenu de glutathion dans les cellules humaines prostatiques réceptives d’androgènes, ce qui pourrait fournir un mécanisme par lequel l’exposition à l’androgène favorise la carcinogenèse de la prostate. À l’inverse, un niveau légèrement accru de glutathion dans le côlon grâce à l’alimentation au CPL est lié à une plus faible charge tumorale dans un modèle expérimental de carcinome du côlon humain (figure 1), ce qui laisse croire à nouveau que les niveaux de glutathion dans les tissus modulent l’action cancérigène.

En 1988, on a constaté qu’après 24 semaines d’un traitement à la diméthylhydrazine (DMH), l’incidence des tumeurs du côlon chez des souris nourries au CPL était substantiellement inférieure que chez les souris nourries par un régime équivalent de caséine ou de Purina. De même, le volume de la tumeur était moindre chez le groupe du CPL comparativement aux groupes à la caséine et au Purina. Les courbes de poids corporel étaient semblables dans tous les groupes alimentaires. Dans une étude semblable subséquente, tous les animaux nourris continuellement au CPL étaient vivants à la fin de l’expérience, alors que 32 % de ceux nourris à la caséine ou au Purina étaient morts. Dans cette dernière étude, on a substitué le CPL au Purina dans l’alimentation de certains animaux durant les huit dernières semaines. La  différence marquée du nombre et de la taille des tumeurs entre ces animaux et ceux nourris au Purina durant les 28 semaines de l’expérience indique un effet consécutif à l’initiation de la tumeur. Des chercheurs australiens (figure 1) ont obtenu des résultats presque identiques chez des rats par. Récemment, une étude menée en Arkansas a démontré que les régimes à base de protéines de lactosérum fournissaient considérablement plus de protection que les régimes à base de caséine ou de soya contre les cancers mammaires induits par des agents chimiques chez les rats. Les propriétés immuno-activatrices et anticancéreuses du CPL ont été définies comme étant la « bioactivité » du produit. Lorsqu’on discute des effets des protéines du lait sur les tumeurs, il importe de distinguer entre l’effet antitumoral et l’effet anti-carcinogène. Notre hypothèse est que (I) le CPL peut être important dans ces deux effets; (II) il l’est par son effet sur la concentration accrue de glutathion dans les tissus concernés, probablement en fournissant des niveaux élevés de substrats pour la synthèse du glutathion; (III) il peut avoir un effet antitumoral sur les tumeurs à faibles volumes grâce à la stimulation de l’immunité par la synthèse du glutathion; (IV) il peut avoir un effet anti-carcinogène en haussant les niveaux de glutathion aptes à neutraliser les cancérogènes potentiels, dans certains cas en se conjuguant à un agent chimique connu comme la DMH. Dans les modèles de carcinogenèse spontanée, le glutathion peut aussi jouer un rôle. Puisqu’on considère que la production de radicaux d’oxygène est souvent une étape vitale de la carcinogenèse, l’effet du glutathion sur la détoxification des radicaux libres pourrait porter à l’inhibition de la carcinogenèse induite par un certain nombre de mécanismes. L’hypothèse du cancer de la prostate pourrait être un exemple typique.

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En outre, on a découvert une relation intrigante entre le glutathion des cellules cancéreuses et les précurseurs du glutathion ou prodrogues de la cystéine. Ce phénomène a été spécialement mis en lumière par les études in vitro. Il y aurait un effet direct des systèmes de diffusion de la cystéine sur les cellules tumorales. En 1986, Russo et coll. ont observé que les niveaux de glutathion cellulaire étaient 7 fois plus élevés dans la lignée cellulaire d’un adénocarcinome de poumon humain que dans la lignée d’un fibroblaste humain normal. Dans la lignée cellulaire tumorale, le traitement in vitro par OTZ (oxothiazoline-4-carboxilate qui libère la cystéine pour la synthèse du glutathion), n’a pas eu d’effet; cependant, la lignée cellulaire du fibroblaste normal affichait des niveaux de glutathion de 140 à 170 % du contrôle.

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Le même phénomène a été observé dans un modèle in vivo de carcinome mammaire chez les rats, où la concentration de glutathion était forte dans la moelle osseuse et paradoxalement faible dans le tissu tumoral. Un système naturel de transport de la cystéine présentait également, sur les cellules tumorales in vitro, l’effet antiglutathion des produits synthétiques. Ainsi, un essai in vitro a indiqué que, à des concentrations qui induisent la synthèse et la prolifération du glutathion dans les cellules normales, un CPL a causé la diminution du glutathion et l’inhibition de la prolifération des cellules dans le carcinome mammaire des rats et les lymphocytes T Jurkat. La sélectivité démontrée dans ces expériences peut s’expliquer par le fait que la synthèse du glutathion est rigidement contrôlée et qu’elle est inhibée négativement par sa propre synthèse. Puisque le glutathion intracellulaire de base dans les cellules tumorales est beaucoup plus élevé que dans les cellules normales, il est plus facile d’atteindre le niveau auquel se produit l’inhibition rétroactive négative dans ce système cellulaire que dans un système cellulaire non tumoral.

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Toutes ces observations peuvent aider à comprendre l’inhibition observée in vitro de la croissance de la tumeur par le CPL, où l’on ne peut faire valoir la participation de l’immuno-surveillance systémique. Par exemple, l’ajout de protéines lactosériques bovines au milieu de culture des cellules cancéreuses humaines du sein et de la prostate entraîne une réduction significative de la croissance des cellules. Il faut noter que l’effet inhibiteur de ces protéines n’est manifeste qu’après une incubation de 24 heures. Il est intéressant qu’on ait démontré que les protéines du CPL comme l’albumine sérique, l’alpha-lactalbumine et la lactoferrine contenant la plus forte concentration de cystine entraînaient individuellement l’inhibition des cellules tumorales. Lorsqu’elles sont non dénaturées, ces protéines contiennent presque le même nombre de résidus de  cystine par acide aminé total. Ainsi, dans l’albumine sérique, on dénombre 17 résidus de cystine par molécule de 66 000 p.m., et six dipeptides de glutamylcystine (Glu-Cys); dans la lactoferrine, 17 résidus de cystine par 77 000 p.m., et quatre dipeptides de Glu-Cys, et dans l’alpha-lactalbumine, quatre résidus de cystine par molécule de p.m. 14 000. À l’inverse, la bêta-lactoglobuline ne compte que deux résidus de cystine par molécule de p.m. 18 400, et l’IgG1, l’immunoglobuline prédominante du sérum de lait de vache, n’a que quatre ponts disulfides (cystine) par molécule de p.m. 166 000. L’albumine sérique bovine inhibe in vitro la croissance de la lignée cellulaire du cancer du sein humain réceptive d’oestrogène. L’apoptose sélective (mort cellulaire) des cellules cancéreuses humaines a été obtenue par incubation avec l’alpha-lactalbumine. L’article a recueilli la faveur du grand public parce que le titre annonçait cet effet d’une protéine de lait « humain » parallèlement au fait que les bébés allaités ont une incidence inférieure d’infection et de cancer infantile. Il est vrai que l’alpha-lactalbumine est une protéine prédominante du lait humain (tableau 1), mais il est également vrai que le CPL bovin contient de 22 à 24 % d’alpha-lactalbumine et que la plupart des protéines de lait non bovin sont homologues aux familles reconnues de celles des taureaux Bos, et cela inclut des alpha-lactalbumines qui sont codées pour un seul gène. Dans la culture de tissus, la lactoferrine démontre un effet antitumoral contre la lignée cellulaire du cancer du pancréas humain.

Ces trois protéines lactosériques partagent un contenu relativement élevé de cystéine. En raison de l’effet antitumoral décrit ci-dessus des prodrogues de la cystéine in vitro, il est raisonnable de supposer que l’effet antitumoral démontré in vitro par les protéines lactosériques riches en cystéine est aussi relié à leur potentiel de livraison de la cystéine. Il apparaît ainsi que les cellules cancéreuses diminuent normalement et perdent leur glutathion en présence de systèmes de livraison naturels ou synthétiques de la cystéine.

On a démontré récemment que plusieurs antioxydants contenant du soufre, comme NAC et OTZ, induisent sélectivement l’apoptose dépendante de la protéine p53 dans les cellules transformées mais non dans les cellules normales. Par contre, les antioxydants dont l’action se limite à ravager les radicaux libres ne semblent pas comporter cette activité. Cette dernière est reliée à une induction 5 à 10 fois supérieure de la protéine p53 mais non à la formation glutathion. Ainsi, un fournisseur naturel de cystéine comme le concentré protéique de lactosérum (CPL) pourrait aussi inhiber les tumeurs en accroissant directement les niveaux de cystéine cellulaire.

Remerciements

Les travaux du Dr Gustavo Bounous ont été soutenus par le Conseil de recherches médicales du Canada dont il a été chercheur de carrière de 1968 à 1993, année où il a pris sa retraite de l’Université McGill. La contribution inestimable de John H. Molson est soulignée avec reconnaissance.

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